建筑环境与设备工程专业实验指导书

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实验指导书

目录

等截面伸展体传热特性实验……………………………………………2 离心泵综合性能测定实验………………………………………………5 散热器热工性能测定实验……………………………………………10 室内气象参数测定实验………………………………………………14 流量和流速测定实验…………………………………………………20 热网水力工况实验……………………………………………………26 空调系统运行工况实验………………………………………………30 除尘器性能测定实验…………………………………………………34 燃料发热量测定实验…………………………………………………38

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等截面伸展体传热特性实验

一、实验目的及要求

本实验是传热学课程的一门综合性实验,包含传热学和建筑环境测试技术这两门课程的知识点:等截面伸展体传热特性和电位差计的使用。本实验的目次是:

1、通过实验和对实验数据的分析,深入了解伸展体传热的特性,并掌握求解具有对流换热条件的伸展体传热特性的方法。

2、掌握手动电位差的工作原理及使用方法。

二、基本原理

具有对流换热的等截面伸展体,当长度与横截面之比很大时(常物性)其导热微分方程式为:

d2??m2??0 2dx式中:m—系数,m??u ?F ?—过余温度;??t?tf,?C t—伸展体温度,℃

tf—伸展体周围介质温度,℃;

?—空气对壁面的换热系数;W/(m2??C) u—伸展体周长;u??d,m; F—伸展体截面积;F??4伸展体内的温度分布规律,由边界条件和m值定。

2(d2?d12) 三、实验装置及测量系统

1、实验装置

试验装置由风道、风机、试验元件、主副加热器、测温热电偶等组成。 试件是一紫铜管,放置在风道中。空气均匀地横向流过管子表面进行对流换热。管子表面各处的换热系数基本上是相同的。管子两端装有加热器,以维持两端所要求的温度状况。构成两端处于某温度而中间具有对流换热条件的等截面伸展体。

管子两端的加热器,通过调压变压器某控制其功率,以达到控制两端温度的目的。

为了改变空气对管壁的换热系数。风机的工作电压亦相应地可作调整,以改

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变空气流过管子表面时的速度。

为了测量铜管沿管长的温度的分布,在管内安装有可移动的热电偶测温头,其冷端放置在空气流中,采用铜—康铜热电偶。通过UJ-36电位差计测出的热电势,反映管子各截面的过余温度。其相应的位置由带动热电偶测温头的滑动块在标尺上读出。 试件的基本参数

管子外径d1= 20mm 管子内径d2=15mm

管子长度L=300mm 管子导热系数?=385 W/m2.℃ 2、手动电位差计工作原理

这是一种带积分环节的仪器,因此具有无差特性,这就决定了它可以具有很高的测量精度。工作原理如图所示。

手动电位差计原理图

图中的直流工作电源EB是干电池或直流稳压电源,EN为标准电池。图中共有三个回路:(a).由EB,RS,RN,RABC所组成的工作电流回路,回路的电流为I;

(b).由EN,RN和检流计G所组成的校准回路,回路电流为iN,其功能是调整工

作电流I维持设计时所规定的电流值。(c).由Et,RAB和检流计G组成的测量回路,回路电流为i。

首先,将开关K置向“标准”位置时,校准回路工作,其电压方程为

EN?IRN?iN(RN?RG?REN)

式中:RG为检流计的内阻;REN是标准电池的内阻。调整RS以改变工作电流回路的工作电流I,使检流计G指零,即iN?0,则EN?IRN,此时I就是电位差计所要求的工作电流值

然后,将开关K置向“测量”位置时,测量回路工作,其电压方程为

Et?IRAB?i(RAB?RG?RE)

式中:RE为热电偶及连接导线的电阻。移动电阻RABC的滑动点B使检流计G指零,则i?0,Et?IRAB。由于I已是精确的工作电流值,同时RAB也由刻度盘上

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精确地可知,所以Et的测量值也就精确知道。

四、完成本试验的具体作法

d2?1、解方程:2?m2??0

dx截面积为f,周长为U的等截面棒状体,其导热系数为?,W/m℃,两端分别与相距L的两大平壁相连接,平壁保持定温tw1和tw2,园棒与空气接触,空气温度为tf(设tw1? tw2),棒与空气的对流换热系数为?,W/(m2.℃),求;

(1)棒沿X方向的过余温度θ=t-tf分布式θ=θ(x)。 (2)分析沿X方向,棒的温度分布曲线的可能形状。

(3)棒的最低温度截面的位置表达式(当O?X?L存在最低温度值时)。 (4)棒两端由壁导入的热量Q1及Q2。 2、练习

直径为20mm,长为300mm的铜管(?=385 W/m2.℃)两端分别与大平壁相连接。平壁保持定温tw1=200℃,tw2=150℃,铜管向四周散热,空气温度为tf=20℃,对流换热系数为?=20 W/m2.℃。

(1)计算温度分布,

(2)求棒的最低温度点的位置及其温度值,绘出该棒的温度分布曲线; (3)求棒向空气的散热量;

(4)分别求出壁面1和壁面2导入棒的导热量; 以上二项内容要求在进行实验前完成。

3、试验要求

(1)用测得的不同X位置过余温度θ数据求出试验条件m值及?值; (2)根据试验条件求得的m值,用分析公式计算过余温度分布,过余温度最低值处的位置及其值,并与实测结果比较。

五、注意事项

(1)调整加热等功率时需要温度不要过高,以免烧坏测温部件。加热电压一般取V?100伏为宜。

(2)试验结束后,先将调压器输出调到零,等试件降温至接近常温后再关掉风机,以免损坏试验装置。

六、问题讨论

1、通过理论分析与实验实测,总结对具有对流换热表面的伸展体传热特性的认识。

2、手动电位差计在使用过程中应注意哪些问题?

3、本实验中如果不使用副加热器,实验结果会有什么变化? 4、风速的改变对实验结果有什么影响?

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